Programmieren mit C++ Zeiger (pointer) und Text (string) Inhalt

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1 Inhalt Programmieren mit C++ Zeiger (pointer) und Text (string) Inhalt Inhalt... 1 Zeiger auf Adressen im Hauptspeicher... 2 Der Verweis-Operator... 2 Der Adress-Operator... 2 Übung... 2 Funktionen... 3 Call by reference... 3 Übung... 4 Quiz... 5 Zeichenketten, Texte, Strings... 6 Textvariable... 6 Eingabe und Ausgabe von Texten... 7 Eingabe in einer Funktion... 7 Messen der Länge eines Strings... 8 Verschieben eines Strings im ASCII-Code... 8 Einfügen eines Zeichens... 8 Aufgabe Aufgabe Aufgabe Quiz-Fragen /11

2 Zeiger auf Adressen im Hauptspeicher Zeiger auf Adressen im Hauptspeicher Jede Variable belegt einen Bereich des Hauptspeichers im RAM. Der Variablenname dient stellvertretend für die Adresse dieses Speicherplatzes und der Wert der Variablen steht in dem Speicherbereich an dieser Adresse. Nun kann man auch die Adressen selbst speichern. Sie erhalten einen Variablennamen und belegen 4 Bytes (Typ long integer). Diese Adressvariable nennt man Zeiger (engl. Pointer). Datentyp und Variablenname Adresse Wert int i 0012FE6C 10 float f 0012FE double d 0012FE int * pi 0012FE FE6C float * pf 0012FE FE54 double * pd 0012FE FE38 Der Verweis-Operator Die Deklaration eines Zeigers enthält hinter dem Typ den Verweisoperator * : Deklaration: int * pi; Der Datentyp int * ist ein Zeiger auf eine int-variable. Das heißt, die Variable pi kann die Adresse einer int-variablen speichern. Verwendung: int i = 10; pi = &i; // Jetzt enthält pi die Adresse von i. Der Adress-Operator Mit dem Adressoperator & wird die Adresse einer zugewiesenen Variablen gewonnen: double d = ; double * pd = &d; // pd enthält die Adresse von d pd Man sagt: pd zeigt auf d Übung Programm Ergänze die Ausgaben int x = 12; int * px ; cout << x << endl; cout << &x << endl; FE8C px = &++x; cout << x << endl; cout << px << endl; cout << x-- << endl; cout << *px << endl; cout << x << endl; FE8C /11

3 Funktionen Funktionen Unterprogramme heißen in C grundsätzlich "Funktionen". Sie werden verwendet um mehrmals wiederkehrende Programmteile nur einmal schreiben zu müssen, um einen inhaltlich abgeschlossenen, logisch zusammengehörenden Programmteil deutlich vom Rest des Programmes abzusetzen. Beim Aufruf einer Funktion kann das aufrufende Programm der Funktion Werte zum Bearbeiten mitgeben. Diese Werte werden vor Beginn der Funktion in den Variablenbereich der Funktion kopiert, so dass die eigentlichen Originalwerte des aufrufenden Programms unangetastet bleiben. Call by reference Es soll eine Funktion erstellt werden, die 2 Variablenwerte vertauscht (engl. swap). Vertauschen kann man mit einer Hilfsvariablen, die einen der Werte zwischenspeichern kann: int h; h = a; a = b; b = h; void swap (int a, int b) int h; h = a; a = b; b = h; Welche Werte haben am Ende a und b, wenn zuerst a=3 und b=7 ist? Welchen Wert speichert h? h= a= b= Diese Funktion vertauscht die übergebenen Variablenwerte aber nicht! Der Grund: Bei Aufruf der Funktion wurden die Werte aus dem Hauptprogramm nach a und b kopiert, a und b wurden zwar vertauscht, aber im Hauptprogramm bleibt alles beim Alten. C++ Funktionen arbeiten grundsätzlich mit Kopien der Übergabeparameter (call by value). Will man in einer Funktion Werte des Hauptprogramms verändern, so müssen der Funktion die Referenzen auf die Werte, nämlich die Adressen der Variablen übergeben werden. Diesen Vorgang nennt man Call-by-reference. Das vorangegangene Beispiel muß also richtig so lauten: void swap (int &a, int &b) int h; h = a; a = b; b = h; void swap (int* a, int* b) int h; h = *a; *a = *b; *b = h; Die Funktion swap bekommt nun die Adresse der Variablen übergeben und greift über diese Adresse auf die Variablen im Hauptprogramm selbst zu. Funktionsaufruf im Hauptprogramm swap (x,y); Hinweis: Man kann die Funktion swap auch so programmieren, dass als Übergabeparameter zwei Pointer mit dem * Operator verwendet werden. Jetzt sind die Werte natürlich *a und *b und beim Funktionsaufruf im Hauptprogramm muss man explizit die Adressen übergeben: swap (&x,&y); Vertauschungen werden z.b. in Sortierprogrammen eingesetzt. 3/11

4 Funktionen Übung int value(int x) x = x*x; return x+5; int valref(int & x) x = x*x; return x+5; int main( ) int a = 2; int b = value(a); cout << a << endl; cout << b << endl; Wo ist der Unterschied bei den Funktionen value und valref? Ergänze die Ausgaben 2 9 int c = 2; int d = valref(c); cout << c << endl; cout << d << endl; return 0; 4 9 void fpower(double x, int e) double h=x; for(int i=1;i<e;i++) h *= x; x=h; void power(double &x, int e) double h=x; for(int i=1;i<e;i++) h *= x; x=h; void testpower() double a,b; a=2.0; b=5.2; fpower(a,5); cout << a << endl; power(a,5); cout << a << endl; fpower(b,3); cout << b << endl; power(b,3); cout << b << endl; Die Funktionen fpower und power unterscheiden sich nur bei den Parametern. Welche Ausgaben hat das folgende Testprogramm? /11

5 Quiz Quiz In einem Programm wurden mehrere Variable zugewiesen: int a, b; // 4 Byte Variable double d, e; a=65; b= 3; d=65.0; e=3.0; Welche Ausgabe hat cout << a%b << '\t' << a/b << endl; cout << (int)e/b << '\t' << (double)a/b << endl; cout << (char)a << '\t' << a/e << endl; cout << (a++)+b << '\t' << --b << '\t' << a << endl; cout << a << endl; cout << 3*++b << '\t' << 10+--a << endl; cout << 'B'+2 << '\t' << 'a'-'a' << endl; int * pa; double * pd; pa = &a; pd=&d; Welche Ausgabe hat cout << sizeof(a) << endl;; cout << sizeof(d) << endl;; cout << sizeof(pa) << endl; cout << sizeof(pd) << endl; int c = 0xff; Welche Ausgabe hat cout << c << '\t' << c-0x0f << endl; cout << c+0xab << '\t' << c-0x23 << endl; 5/11

6 Zeichenketten, Texte, Strings Deklaration: char * n; Zeichenketten, Texte, Strings Der Datentyp char * ist ein Zeiger auf 1 char-variable. Das heißt, die Variable n kann die Adresse einer char- Variablen speichern. Textvariable Zeichenketten, genannt Strings, können als eine Folge von einzelnen ASCII-Zeichen definiert werden: char * text; deklariert die Variable text, weist ihr aber noch keinen Speicherbereich zu. char text [30]; char * text = new char[30]; definiert die Variable text und es werden 30 aufeinanderfolgende Bytes im RAM reserviert. char * text = "XYZ"; char text[] = "XYZ"; bewirkt eine Initialisierung bereits bei der Definition. Speicherzellen Adressen 'X' text Nach Eingabe von "XYZ" werden 4 Bytes belegt. 'Y' text+1 'Z' text+2 '\0' text+3 Als letztes Zeichen wird ein NULL-Byte angehängt Das NULL-Byte '\0' am Ende des Strings wird vom System angehängt, es muss aber bei der Dimensionierung berücksichtigt werden. Beachten Sie, dass ein String nachträglich nicht mehr vergrößert werden kann. Verwendung: Zeiger sind nützlich, wenn auf eine Folge von Speicherzellen verwiesen werden soll. Das kommt zum Beispiel bei der Verarbeitung von Zeichenketten vor. Eine Zeichenkette muss immer mit \0 beendet werden, damit beim Durchlaufen aller Zeichen eine Abbruchbedingung existiert. char * ort = "Biberach"; for(int i=0; ort[i]!= \0 ; i++) cout << ort[i] << endl; //.. cout << ort+i << endl; //.. cout << ort << endl; //.. Falls das Input-Stream-Objekt cin aus der Standardbibliothek für die Eingabe verwendet wird, muss ein genügend großer String definiert werden, welcher den Datenstrom aufnehmen kann. Siehe dazu das folgende Beispiel. 6/11

7 Zeichenketten, Texte, Strings Eingabe und Ausgabe von Texten C++ Quellcode char text[50]; // Definition // Eingabe cout << "Geben Sie einen Text ein: " ; cin >> text; getchar(); // Ausgabe als String cout << text << endl; // Ausgabe zeichenweise int i; for (i=0; text[i]!='\0'; i++) cout << text[i] << endl; // Ausgabe der Anfangsadresse int * p; p = (int *)&text[0]; cout<<"speicheradresse:"<< p <<endl; Erklärung Definition eines 50 Byte großen Strings Eingabeaufforderung cin liest die Eingabe in den reservierten Speicherbereich, getchar() löscht den Tastaturbuffer. Ausgabe bis zum Nullbyte Zeichenweise Ausgabe bis zum Nullbyte, wobei jedes Zeichen in eine neue Zeile geschrieben wird. Deklaration eines Zeigers Zuweisung der Adresse des 1. Zeichens des Strings Eingabe in einer Funktion Der Programmierer muss dafür sorgen, dass genügend Speicherplatz reserviert wird. char * eingabe1() char text[100]; cout << "Eingabe: "; cin >> text; return text; void main() char * s; do s = eingabe1(); while ( s[0]!= 'e') ; void eingabe2(char * text) cout << "Eingabe: "; cin >> text; void main() char s[100]; do eingabe2(s); cout << s << endl; while ( s[0]!= 'e') ; So nicht! Temporäre Definition eines Strings, der mit dem return Aufruf wieder gelöscht wird. Das Hauptprogramm übernimmt den Datenstrom, kann ihn aber nicht weiter verarbeiten. Besser! Besser ist es, wenn das Hauptprogramm einen genügend großen String zur Verfügung stellt. Dieser wird dann in der Funktion gefüllt. 7/11

8 Zeichenketten, Texte, Strings Messen der Länge eines Strings In einer for-schleife werden alle Zeichen durchlaufen und gezählt. int length(char * text) Warum befindet sich nach der for-schleife int i; ein ;? for(i=0; text[i]!='\0'; i++); return i; Verschieben eines Strings im ASCII-Code Der C++ Datentyp char definiert eigentlich nur die Zahlen des ASCII Codes, die erst bei der Ausgabe als Zeichen angezeigt werden. Deshalb ist es immer möglich auch mit den char-variablen zu rechnen. Da sich die Grossbuchstaben im ASCII Code 32 Plätze tiefer als die Kleinbuchstaben befinden, kann durch subtrahieren von 32 ein Kleinbuchstabe in einen Großbuchstaben verwandelt werden. char * upper(char * text) Welche Ausgabe hat for(int i=0; text[i]!='\0'; i++) char * t1 = schule ; text[i] -= 32; cout << upper(t1) return text; Einfügen eines Zeichens Das Einfügen von Zeichen in einen String macht diesen länger. Deshalb kann man nicht dieselbe Stringvariable für das Ergebnis verwenden. Man braucht einen zweiten, größeren String für das Ergebnis. void umlauteersetzen(char* alt,char* neu) int i, k=0; for( i=0; alt[i]!='\0'; i++) if(alt[i]=='ä' ) neu[k] = 'A'; neu[k+1]= 'E'; k+=2; else if(alt[i]=='ö' ) neu[k] = 'O'; neu[k+1]= 'E'; k+=2; else if(alt[i]=='ü' ) neu[k] = 'U'; neu[k+1]= 'E'; k+=2; else neu[k] = alt[i]; k++; neu[k]='\0'; Alle Ä, Ö, Ü werden durch AE, OE, UE ersetzt. Der Funktion werden Referenzen des alten und neuen Strings übergeben. Wenn alt = ÄöÜ was ergibt sich dann für neu = AEöUE? 8/11

9 Zeichenketten, Texte, Strings Aufgabe 1 Programmieren Sie 1. eine Funktion bool istgleich(int, int), die 2 Zahlen vergleicht 2. eine Funktion void verdoppeln(int *) 3. eine Funktion double fahrenheit(double ), die zum Celsiuswert den Fahrenheitwert berechnet. fahrenheit = 5*celsius/ eine Funktion bool istgleich(char *, char *), die 2 Texte vergleicht 5. eine Funktion, die in einem Text jedes 3. Zeichen durch ein 'x' ersetzt. 6. eine Funktion void bindestriche(char *, char * ), die in einem (als Parameter übergebenen) Text nach jedem Buchstaben ein Zeichen - einfügt. Z. B. Eichhoernchen wird zu E-i-c-h-h-o-e-r-n-c-h-e-n- Aufgabe 2 In einem Programm sind die Variablen s und c definiert: char s[4], c; s[3]='\0'; Die Variable c wird als Ziffer eingeben: Schreibe ein Programm, das den String s am Ende wie folgt in Abhängigkeit von c ausgibt. char c '0' '1' '2' '3' '4' '5' '6' '7' s=" " s=" x" s="_w_" s="_wx" s="r " s="r_x" s="rw_" s="rwx" Aufgabe 3 switch(option) case 0: cout << "A";break; case 1: cout << "B"; case 2: cout << "C"; case 3: cout << "D";break; default: cout << "X"; Ausgabe, wenn option = 0 Ausgabe, wenn option = 1 Ausgabe, wenn option = 2 Ausgabe, wenn option = 3 Ausgabe, wenn option = 4 9/11

10 13 Quiz-Fragen Frage 1 13 Quiz-Fragen char s[3]; s[0]='a';s[1]='b';s[2]='\0'; cout << s << endl; A ab0 B ab C s D AB Frage 2 char s[3]; s[0]='a'+32;s[1]='b'+32;s[2]='\0'; cout << s << endl; A ab0 B ab C s D AB Frage 3 cout << &(*pa) << endl; A 0012FE8C B &10 C 0x12FF D Fehlermeldung Frage 4 char s[6]; s[0]='4';s[1]='b';s[2]='\0';s[3]='d';s[4]=65;s[5]='\0'; for(int i=0;i<6;i++) cout << s[i]; A 4bdA B 4b0A0 C 4b da D e2fs Frage 5 char * ersetzen(char * text) for(int i=0;text[i]!='\0';i++) if(i%3==0) text[i]='-'; return "Biberach"; // Welche Ausgabe hat cout << ersetzen("karl-arnold-schule"); A -ar A-no-d ch-le B xarlxarnxld-xchuxe C kxrlxarxolx-sxhuxe D Biberach Frage 6 char s[5]; s[0]='e';s[1]='2';s[2]='f';s[3]='s';s[4]='\0'; for(int i=0;i<5;i++) cout << s[i]; cout << s; A e2fs e2fs B e2fs0e C e2fs D e2fs e 10/11

11 13 Quiz-Fragen Frage 7 cout << 2*(*pa) << endl; A 10 B 0012FE8C C 20 D 8 Frage 8 char s[5]; s[0]='e';s[1]='2';s[2]='f';s[3]='s';s[4]=0x00; for(int i=0;i<5;i++) cout << s[i]; cout << s[0]; A e2fs e2fs B e2fs0e C e2fs D e2fs e Frage 9 cout << 7/(double)a*2 << endl; A 1 B 0 C 1.4 D 0.35 Frage 10 char * ersetzen(char * text) for(int i=0;text[i]!='\0';i++) if(i%3==1) text[i]='x'; return text; // Welche Ausgabe hat cout << ersetzen("karl-arnold-schule"); A KxrlxArxolx-Sxhuxe B xarlxarnxld-xchuxe C kxrlxarxolx-sxhuxe D Biberach Frage 11 cout << --(++a) << endl; A 10 B 11 C 9 D 12 Frage 12 cout << (++a)-3 << endl; A 10 B 8 C 9 D 7 Frage 13 cout << 7/a*2 << endl; A 1 B 0 C 1.4 D /11